JAVA基础知识（一）——Java语言描述、变量和运算符

news2024/11/19 23:41:51

@TOC(Java语言描述、变量和运算符)

一、JAVA语言描述

1.1 java语言描述

  • JDK、JRE、jVM三者之间的关系，以及JDK、JRE包含的主要结构有哪些？

    • JDK=Jre +java的开发工具（javac.exe java.exe javadoc.exe）
    • jre = jvm+java的核心类库

  • 为什么要配置path环境变量？如何配置？

    • 希望在任何目录下都可以执行java命令
    • cmd命令输入sysdm.cpl 在path中配置
      • JAVA_HOME:存储bin的上一层目录
      • PATH = %JAVA_HOME%\bin

  • 常用的几个命令行操作有哪些

    • cd md rd del cd .. cd /

  • java语言结构示意图
    在这里插入图片描述
    应用程序=算法 + 数据结构

  • java语言特点

    • 面向对象性：

      • 两个要素：类、对象
      • 三个特征：封装、继承、多态

    • 健壮性 ：

      • 去除了c语言中的指针
      • 自动的垃圾回收机制（仍然会出现内存溢出、内存泄漏）

    • 跨平台性

      • write once, run anywhere: 一次编译，到处运行
        功劳归功于：JVM

  • 编译过程
    在这里插入图片描述

  • 注释方式

    • java的三种注释方式

      • 单行注释
      • 多行注释
      • 文档注释（java特有）

    • 单行注释和多行注释的作用

      • 对所写的程序进行解释说明，增强可读性。方便自己，方便别人。
      • 调试所写的代码

    • 特点

      • 单行注释和多行注释，注释了的内容不参与编译。换几句话说，编译以后生成的.class结尾的字节码文件中不包含注释掉的信息。

    • 文档注释的使用

      • 注释内容可以被JDK提供的工具javadoc所解析，生成一套以网页文件形式体现的该程序的说明文档。

    • 多行注释不可以嵌套使用

二、变量和运算符

1.1 关键字与保留字

  • 关键字（keyword）的定义与特点
    • 定义：被java语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串（单词）
    • 特点：关键字中所有字母都为小写
    • 官方地址：https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/_keywords.html
用于定义数据类型的关键字
classinterface enumbyteshort
intlongfloatdoublechar
booleanvoid
用于定义流程控制的关键字
ifelseswitchcasedefault
whiledoforbreakcontinue
return
用于定义访问权限修饰符的关键字
privateprotectedpublic
用于定义类、函数、变量修饰符的关键字
abstractfinalstaticsynchronized
用于定义类与类之间关系的关键字
extendsimplementsstatic
用于定义建立实例及引用实例，判断实例的关键字
newthissuperinstanceof
用于异常处理的关键字
trycatchfinallythrowthrows
用于包的关键字
packageimport
其他修饰符的关键字
nativestrictfptransientvolatileassert
用于定义数据类型值的字面值
truefalsenull

true、false、null 严格意义上并不算是关键字、但是定义变量上还要避免使用它

  • Java保留字：现有Java版本尚未使用，但以后版本可能会作为关键字使用。自己命名标识符时要避免使用这些保留字 goto、const。

1.2 标识符（Identifier）

  • 标识符：
    • Java对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符。
    • 技巧： 凡是自己可以起名字的地方都叫标识符
  • 定义合法标识符规则：
    • 由26个英文字母大小写，0-9，_或$组成。
    • 数字不可以开头。
    • 不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字。
    • Java中严格区分大小写，长度无限制。
    • 标识符不能包含空格

**不遵守规则编译不通过**

1.3 Java中的名称命名规范(建议)

包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz
类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写：XxxYyyZzz
变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开发每个单词首字母大写：xxxYyyZzz
常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接：XXX_YYY_ZZZ

注意1：在起名字时，为了提高阅读性，要尽量有意义，“见名知意”。

2.1 变量

  • 变量的概念：
    • 内存中的一个存储区域
    • 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化
    • 变量是程序中最基本的存储单元。包含变量类型、变量名和存储的值。
  • 变量的作用：
    • 用于在内存中保存数据
  • 使用变量注意
    • Java中每个变量必须先声明，后使用
    • 使用变量名来访问这块区域的数据
    • 变量的作用域：其定义所在的一对{}内
    • 变量只有在其作用域内才有效
    • 同一个作用域内，不能定义重名的变量
  • 变量的分类
    • 定义：对于每一种数据都定义了明确的具体数据类型（强类型语言），在内存中分配了不同大小的内存空间。

在这里插入图片描述
补充：变量的分类-按声明的位置的不同

  • 在方法体外，类体内声明的变量称为成员变量
  • 在方法体内部声明的变量称为局部变量。
    在这里插入图片描述
  • 注意：二者在初始化值方面的异同
  • 同：都有生命期 异：局部变量除形参外，需显示初始化。

2.2 变量整数类型

  • 整数类型： byte、short、int、long
  • Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体OS的影响，以保证java程序的可移植性。
  • java的整型变量默认为int型，声明long型常量须后加‘I’或‘L’
  • java程序中变量通常声明为int型，除非不足以表示较大的数，才使用long
类型占用存储空间表数范围
byte1字节=8bit位-128~127
short2字节-2^15 ~ 2^15-1
int4字节-2^31 ~ 2^31-1（约21亿）
long8字节-2^63 ~ 2^63-1

500MB 1MB = 1024KB 1KB=1024B B=byte bit
bit:计算机中的最小存储单位。 byte：计算机中基本存储单位。

  • 变量在类中声明的位置
/**
* 成员变量vs局部变量
*/
class VariableTest1 {
	public static void main(String[] args) {
    	//1.byte范围 -128~127
			byte b1= 12;
			byte b2 = -128;
			//b2= 128;//编译失败  从int转换到byte可能会有损失
			System.out.println(b1);
			System.out.println(b2);
	}
}

2.3 浮点类型：float、double

  • 与整数类型类似，Java浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。
  • 浮点型常量有两种表示形式：
    • 十进制数形式：如：5.12 512.0f .512(必须有小数点)
    • 科学计数法形式：如5.12e2 512E2 100E-2
  • float：单精度，尾数可以精确到7位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求。
  • double: 双精度，精度是float的两倍。通常采用此类型。
  • Java的浮点型常量默认为double型，声明float型常量，须后加‘f’或‘F’。
类型占用存储空间表数范围
单精度float4字节-3.403E38~3.403E38
双精度double8字节-1.798E308~1.798E308

			//2.声明long型变量，必须以"l"或"L"结尾
			//3.通常，定义整型变量时，使用int型。
			short s1 =128;
			int i1 = 1234;
			long l1 = 3114234324L;
			System.out.println(l1);
			
			
			//2. 浮点型：float(4字节) \double(8字节)
			//1) 浮点型,表示带小数点的数值
			//2) float表示数值的范围比long还大
			
			double d1 = 123.3;
			System.out.println(d1 + 1);
			
			//3. 定义float类型变量时，变量要以"f"或"F"结尾
			
			float f1 = 123.4F;
			System.out.println(f1);

注意：通常，定义浮点型变量时，默认使用double型。

2.4 字符类型：char

  • char型数据用来表示通常意义上“字符”(2字节)

  • java中的所有字符都是用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或其他书面语的一个字符。

  • 字符型变量的三种表现形式

    • 字符常量是用单引号（‘’）括起来的单个字符。例如：char c1 = ‘a’; char c2 = ‘中’;char c3 = ‘9’;
    • Java中还允许使用转义字符’'来将其后的字符转变为特殊字符型常量。例如：char c3= ‘\n’; //‘\n’ 表示换行符
    • 直接使用Unicode值表示字符型常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX代表一个十六进制整数。如：\u000a表示\n。
    • char类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode码。
转义字符说明
\b退格符
\n换行符
\r回车符
\t制表符
\"双引号
\’单引号
\\反斜线
	    //
		char c1= 'a';
		
		//c1 = 'AB';//编译失败 错误: 未结束的字符文字
		System.out.println(c1);

		char c2 = '1';
		char c3 = '中';
		char c4 = '@';
		System.out.println(c2);
		System.out.println(c3);
		System.out.println(c4);
		
		char c5 = '\n';
		System.out.println(c5);
		
		char c6 = '\t';
		System.out.println(c6);
		
		char c7 = '\u0043';
		System.out.println(c7);

在这里插入图片描述

2.5 了解ASCII码

  • 在计算机内部，所有数据都使用二进制表示。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此8个二进制位就可以组合出256种状态，这就称为一个字节（byte）。一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态一应一个符号，就是256个符号，从0000000到1111111。

  • ASCII码：上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码。ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000）,大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号(包括32个不能打印出来的控制符号)，只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。

  • 缺点

    • 不能表示所有字符。
    • 相同的编码表示的字符不一样：比如 130在法语编码中代表了ě,在希伯来语编码中却代表了字母Gimel(λ)

2.6 Unicode编码

  • 乱码：世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误方式解读，就会出现乱码。
  • Unicode：一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，使用Unicode没有乱码的问题。
  • Unicode的缺点：Unicode只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储：无法区别Unicode和ASCII;计算机无法区分三个字节表示一个符号还是分别表示三个符号。另外，我们知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储空间来说是极大地浪费。

2.7 UTF-8

  • UTF-8是在互联网上使用最广的一种Unicode的实现方式。

  • UTF-8是一种变长的编码方式。它可以使用1-6个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。

  • UTF-8的编码规则：

    • 对于单字节的UTF-8编码，该字节的最高位为0，其余7位用来对字符进行编码（等同于ASCII码）。
    • 对于多字节的UTF-8编码，如果编码包含n个字节，那么第一个字节的前n位为1，第一个字节的第n+1位为0，该字节剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的所有的字节，都是最高两位为“10”,其余6位用来对字符进行编码。

2.8 boolean布尔型

 //布尔型
		//1、只能取两个值之一：true false
		//2、常常在条件判断、循环结构中使用
		boolean bb1 = true;
		System.out.println(bb1);
		
		boolean isMarried = true;
		
		if (isMarried) {
			System.out.println("你就不能参加\"单身\"party了！\\n很遗憾");
		} else {
			System.out.println("你可以多谈谈女朋友！");
		}

2.9 类型装换

2.9.1 自动类型提升
       byte b1 = 2;
	   int i1 = 129;
	   
	   //byte b2 = b1 + i1; //编译不通过 错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失
	   
	   int i2 = b1 + i1;
	   
	   long l1 = b1 + i1;
	   
	   System.out.println(i2);//131
	   
	   float f= b1 + i1;//float的精度大于long 131.0
	   
	   System.out.println(f); //131.0

结论：当容量小的数据类型的变量与容量大的数据类型的变量做运算时，结果自动提升为容量大的数据类型。
byte、char、short --> int --> long --> float --> double
特别的：当byte、char、short三种类型的变量做运算时，结果为int型。(原因可能他们之间做运算可能会超过其精度)

2.9.2 强制类型转换
  • 需要使用强转符：（）
  • 注意点：强制类型转换，可能导致精度损失
 double d1 = 12.9;
	   
	   int i1 = (int)d1;//截断操作
	   System.out.println(i1);
	   
	   //没有精度损失
	   long l1 = 123;
	   short s2 = (short)l1;
	   
	   //精度损失举例2
	   int i2 = 128;//1000 0000
	   byte b = (byte)i2;
	   System.out.println(b); //-128 （1000 0000 byte字节-128的补码）

在这里插入图片描述

2.10 字符串类型

  • String不是基本数据类型，属于引用数据类型
  • 使用方式与基本数据类型一致。例如：String str = “abcd”;
  • 一个字符串可以串接另一个字符串，也可以直接串接其他类型的数据。例如：str = str + “xyz”; int n =100; str = str + n;
  • 基本数据类型与String之间的转换
	  char c = 'a'; //a 97
	  int num =10;
	  String str= "hello";
	  System.out.println(c + num + str);//107hello
	  System.out.println(c + str + num);//ahello10
	  System.out.println(c + (num + str));//a10hello
	  System.out.println((c + num) + str);//107hello
	  System.out.println(str + num + c);//hello10a

2.11 关于进制

  • 所有数字在计算机底层都以二进制形式存在

  • 对于整数，有四种表示方式

    • 二进制（binary）:0,1 满2进1,以0b或0B开头。
    • 十进制（decimal）:0-9 满10进1。
    • 八进制（octal）: 0-7 满8进1 以数字0开头表示。
    • 十六进制（hex）:0-9及A-F，满16进1。以0x或0X开头表示。此处的A-F不区分大小写。 如：0x21AF+1=0X21B0

  • 进制图表

十进制十六进制八进制二进制
0000
1111
22210
33311
444100
555101
666110
777111
88101000
99111001
10A121010
11B131011
12C141100
13D151101
14E161110
15F171111
16102010000
17112110001

  • 进制运算
    在这里插入图片描述

  • 变量之进制

    • Java整数常量默认是int类型，当用二进制定义整数时，其第32位是符号位；当是long类型时，二进制默认为占64位，第64位是符号位。

    • 二进制的整数有如下三种形式：

      • 原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位
      • 负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为1
      • 负数的补码：其反码加1.

    • 计算机以二进制补码的形式保存所有的整数

      • 正数的原码、反码、补码都相同
      • 负数的补码是其反码+1

在这里插入图片描述

3.1 运算符

  • 运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算、赋值和比较等。

    • 算数运算符
    • 赋值运算符
    • 比较运算符（关系运算符）
    • 逻辑运算符
    • 位运算符
    • 三元运算符
3.1.1 运算符：算数运算符
运算符运算范例结果
+正号+33
-负号b=4;-b-4
+加5+510
-减6-42
*乘3*412
/除5/51
%取模（取余）7%52
++自增（前）；先运算后取值a=2;b=++a;a=3;b=3
++自增（后）；先取值后运算a=2;b=a++;a=3;b=2
–自减（前）；先运算后取值a=2;b=–a;a=1;b=1
–自减（后）；先取值后运算a=2;b=a–;a=1;b=2
+字符串连接“He” + “llo”“Hello”
  • 注意点
short s1 = 10;
//s1 = s1 + 1;编译失败 （自动向上转型为int）
s1 = (short)(s1+1);//正确的
s1++;//自增1不会改变本身变量的数据类型

byte bb1 = 127;
bb1++;
System.out.println("bb1=  " + bb1);//127 二进制对应为01111111 增加1 为10000000 最高位为符号位所以 该二进制为-128
3.1.2 运算符：赋值运算符

  • 符号：=

    • 当“=”两侧数据类型不一致时，可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。
    • 支持连续赋值。

  • 扩展赋值运算符： +=，-=， *=，/=, %=

int i2, j2;
i2 = j2 = 10;
int i3 = 10, j3 = 10;


//思考1：
        short s =3;
        //s = s+2;//编译失败
        s +=2;//不会进行类型的变化
//思考2
        int i =1;
        i*=0.1;
        System.out.println("i = " + i);//因为1*=0.1 没有进行自动类型提升所以 i取整为0
        i++;
        System.out.println("i = " + i);
        //结果
//        i = 0
//        i = 1
//思考3
        int m = 2;
        int n =3;
        n*=m++;
        System.out.println("m = " + m);//3
        System.out.println("n = " + n);//6
        //结果
//        m = 3
//        n = 6


    //思考4：
        int n =10;
        n += (n++) + (++n);// n = n + (n++) + (++n) ===> n = 10 + 10 + 12
        System.out.println("n = " + n);//32
3.1.3 运算符：比较运算符
运算符运算范例结果
==相等于4 == 3false
!=不等于4 != 3true
<小于4<3false
>大于4>3true
<=小于等于4<=3false
>=大于等于4>=3true
instancof检查是否是类的对象“Hello" instanceof Stringtrue
  • 比较运算符的结果都是boolean型，也就是要么是true，要么是false。
  • 比较运算符“==” 不能语写成“=”
int i = 10;
int j = 20;
System.out.println(i == j);//false
System.out.println(i = j);//20
3.1.4 运算符：逻辑运算符
  • &——逻辑与 |——逻辑或 ！—— 逻辑非
  • &&——短语与 ||——短路或 ^——逻辑异或
aba&ba&&ba|ba||b!aa^b
truetruetruetruetruetruefalsefalse
truefalsefalsefalsetruetruefalsetrue
falsetruefalsefalsetruetruetruetrue
falsefalsefalsefalsefalsefalsetruefalse
  • 练习题
   //题目一
       int x =1;
        int y = 1;
        if (x++==2 & ++y ==2) {
            x = 7;
        }
        System.out.println("x = " + x + ",y="+ y);//x = 2,y=2
//题目二
        int x =1, y = 1;
        if (x++==2 && ++y ==2) {
            x = 7;
        }
        System.out.println("x = " + x + ",y="+ y);//x=2,y=1
   //题目三
     int x =1;
        int y = 1;
        if (x++==1 | ++y ==1) {
            x = 7;
        }
        System.out.println("x = " + x + ",y="+ y);//x=7 y=2
//题目四
        int x =1, y = 1;
        if (x++==1 || ++y ==1) {
            x = 7;
        }
        System.out.println("x = " + x + ",y="+ y);//x=7,y=1


 boolean x = true;
  boolean y = false;
  short z = 42;
  //if (y==true)
     if ((z++==42) && (y=true))z++; //42 43 44
     if ((x=false)||(++z==45))z++;//46
        System.out.println("z = " + z);//46
    }
3.1.5 运算符：位运算符

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

与运算 有0则0 或运算 有1 则1

/**
 * 结论：
 * 1、位运算符操作的都是整形的数据。
 * 2、 <<：在一定范围内，每向左移动一位，相当于 *2
 *     >>：在一定范围内，每向右移动一位，相当于 /2
 */
public class OperatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 21;
        System.out.println("i << 1 : " + (i << 1));//42
        System.out.println("i << 1 : " + (i << 2));//84
        System.out.println("i << 27 : " + (i << 27));//-1476395008
 
        int j = -21;
        System.out.println("j << 1 : " + (j << 1));//-42
        System.out.println("j << 2 : " + (j << 2));//-84
 
        //面试题：最高效方式的计算 2 * 8？
        // 2 << 3 或者 8 << 2
    }
}
3.1.6 运算符：三元运算符

  • 格式:

    • (条件表达式)?表达式1：表达式2；
    • 为true，运算后的结果是表达式1；
    • 为false，运算后的结果是表达式2；
    • 表达式1和表达式2为同种类型

  • 三元运算符与if-else的联系与区别：

    • 1）三元运算符可简化if-else语句
    • 2）三元运算符要求必须返回一个结果。
    • 3）if后的代码块可有多个语句

  • 三元运算符的使用

/**
 * 运算符之六：三元运算符
 * 1、结构：(条件表达式) ? 表达式一 : 表达式二。
 * 2、说明：
 * （1）条件表达式的结果为boolean类型。
 * （2）根据条件表达式真或假，决定执行表达式1，还是表达式2。
 *      如果表达式结果为true，则执行表达式1。
 *      如果表达式结果为false，则执行表达式2。
 *  (3)表达式1和表达式2要求是一致的。
 *  (4)三元运算符可以嵌套使用。
 *
 * 3、凡是可以使用三元运算符的地方，都可以改写为if-else。
 *    反之，不成立。
 *
 * 4、如果程序既可以使用三元运算符，又可以使用if-else结构，那么优先选择三元运算符。原因：简洁、执行效率高。
 *
 */
public class OperatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //获取两个整数的较大值
        int a = 1;
        int b = 2;
        int max = (a > b) ? a : b;
        System.out.println("a: " + a);
        System.out.println("b: " + b);
        System.out.println("较大值为: " + max);
 
//        (a > b) ? 1 : "hello"; 编译不通过
 
        String maxStr = (a > b) ? "a大" : ((a == b) ? "a和b相等" : "b大");
        System.out.println(maxStr);
 
 
        //获取三个数的较大值
        int i = 1;
        int j = 2;
        int k = 3;
 
        int temp = (i > j) ? i : j;
        temp = (temp > k) ? temp : k;
        System.out.println("最大的数为：" + temp);
    }
}
3.1.7 运算符：运算符优先级

在这里插入图片描述

  • 运算符有不同的优先级，所谓优先级就是表达式运算中的运算顺序。如上表，上一行运算符总优先于下一行。
  • 只有单目运算符、三元运算符、赋值运算符是从右向左运算的。

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